Stephen Hawking đã qua đời hôm nay (14 tháng 3), để lại một di sản khổng lồ với tư cách là nhà vật lý thiên văn, nhà truyền thông khoa học, nhà hoạt động và là người ngưỡng mộ văn hóa nhạc pop. Và vào ngày ông qua đời, một câu hỏi mà ông đặt ra và làm việc cho đến những năm cuối đời vẫn chưa được trả lời: Thông tin có thể thực sự bị mất đối với vũ trụ?
Bài báo nổi tiếng nhất của Hawking, "Vụ nổ lỗ đen?," Được xuất bản 44 năm trước vào năm 1974, đã đưa ra một khái niệm về toàn bộ các lỗ đen như các nhà vật lý trước đây đã hiểu chúng. Và đó là cú đánh đầu tiên của Hawking vào câu hỏi cơ bản đó.
"Về mặt kinh điển, một lỗ đen nên 'hoàn toàn lạnh' theo nghĩa là nó hấp thụ mọi thứ nhưng không phát ra gì. Đây là cách chúng được hiểu vào đầu những năm 1970," Robert McNees, nhà vật lý tại Đại học Loyola ở Chicago, viết trong email .
Một lỗ đen như thế sẽ không tỏa ra năng lượng, và không có vấn đề gì có thể thoát khỏi nó. Nó sẽ chỉ tồn tại, lạnh lùng, im lặng và vĩnh cửu. Giấy của Hawking làm cho các lỗ đen còn sống - và có thể là sinh tử.
"Khi Stephen xem xét các hiệu ứng cơ học lượng tử vào giữa những năm 70, ông đã phát hiện ra rằng về nguyên tắc, các lỗ đen sẽ tỏa ra như thể chúng là các vật thể nhiệt với nhiệt độ", McNees nói với Live Science. "Nếu chúng tỏa năng lượng thì khối lượng của chúng sẽ giảm. Và ông thấy rằng điều này xảy ra, khi chúng co lại, nhiệt độ của chúng tăng lên và chúng còn tỏa ra nhanh hơn nữa."
Cuối cùng, có lẽ, lỗ đen sẽ biến mất hoàn toàn, hoặc co lại thành một nubbin nhỏ. Nếu không điều hòa hoàn toàn thuyết tương đối và cơ học lượng tử trong một lý thuyết mạnh mẽ về "lực hấp dẫn lượng tử" (cái mà các nhà vật lý gọi là "lý thuyết về mọi thứ"), giai đoạn cuối cùng của sự bốc hơi lỗ đen vẫn còn là một bí ẩn.
"Vấn đề là theo tính toán của ông, bức xạ là nhiệt hoàn toàn. Nó không lưu giữ bất kỳ thông tin nào về trạng thái của vật liệu hình thành lỗ đen và điều này sẽ vi phạm quy tắc cơ bản trong cơ học lượng tử", McNees viết .
Về mặt vật lý lượng tử đòi hỏi toàn bộ tương lai và quá khứ của mọi hạt phải, về nguyên tắc, có thể tìm ra và liên kết thông qua một loạt các sự kiện xác định, nguyên nhân, xác suất. Nhưng nếu một lỗ đen giải phóng một hạt súp không phân biệt với thông tin của chúng - lịch sử của chúng - bị xóa không thể phục hồi, thì yêu cầu đó đã bị phá vỡ một cách cơ bản.
"Nghịch lý thông tin về lỗ đen" và những nỗ lực giải quyết nó đã thúc đẩy phần lớn công việc trong lực hấp dẫn lượng tử kể từ lần đầu tiên được khớp nối, "McNees viết.
Hawking đã là một nhà vật lý tài ba vào năm 1974. Và nhiều tiểu sử tóm tắt ngụ ý rằng, sau khi xuất bản cuốn sách khoa học nổi tiếng năm 1988 "Lược sử thời gian", công trình khoa học quan trọng nhất của ông đã đứng sau ông. Nhưng Hawking vẫn tiếp tục tạo ra các bài báo khoa học quan trọng và gây tranh cãi cho đến gần đây như thập kỷ này, gây tranh cãi với nghịch lý mà ông đã đưa ra hàng thập kỷ trước đó.
Bài báo cuối sự nghiệp ấn tượng nhất mà Hawking viết đã đề xuất các lỗ đen vì chúng được hiểu một cách cổ điển không tồn tại.
Trong "Bảo tồn thông tin và dự báo thời tiết cho các lỗ đen", xuất bản năm 2014, ông cho rằng "chân trời sự kiện" xung quanh các lỗ đen, điểm vượt ra ngoài ánh sáng không thể thoát ra, không thực sự tồn tại. Thay vào đó, ông viết, chỉ đơn giản là một chân trời "rõ ràng" của ánh sáng bị mắc kẹt có thể mờ dần và cho phép ánh sáng thoát ra.
"Sự vắng mặt của các chân trời sự kiện có nghĩa là không có lỗ đen - theo nghĩa các chế độ mà ánh sáng không thể thoát ra đến vô tận", Hawking viết.
Ông cũng đề xuất một số vấn đề khái niệm cơ bản với một số tính năng mà các nhà vật lý đã quy cho các lỗ đen, như "tường lửa" xung quanh ranh giới của chúng phá hủy các nhà quan sát cố gắng xâm nhập.
Đó không phải là từ cuối cùng của Hawking về khoa học. Gần đây như năm 2016, Hawking đã xuất bản một bài báo với nhà vật lý Malcolm Perry của Đại học Cambridge và nhà vật lý Andrew Strominger của Đại học Harvard gọi là "Tóc mềm trên những lỗ đen".
Nhóm nghiên cứu lập luận rằng các lỗ đen được bao quanh bởi các hạt "mềm" hoặc không có năng lượng, mà chúng gọi là tóc. Tóc đó, họ đã viết, lưu trữ thông tin bị mất của các hạt phát ra từ các lỗ đen trên "các tấm hình ba chiều" bên ngoài các vùng ranh giới của lỗ đen. Vì vậy, thông tin, trong khi di dời, không bao giờ thực sự bị mất.
"Một mô tả đầy đủ về tấm hình ba chiều và giải quyết nghịch lý thông tin vẫn là một thách thức mở, chúng tôi đã trình bày các công cụ mới và cụ thể để giải quyết", họ viết.
Ngay cả khi gần cuối đời, Hawking vẫn là một nhà khoa học làm việc, trình bày những ý tưởng nâng cao lĩnh vực của mình và những ý tưởng mà đồng nghiệp của ông đã bác bỏ.
"Đó là ấn tượng của tôi rằng bài báo năm 2014 không được chấp nhận rộng rãi. Bài báo năm 2016, mặt khác, hợp tác với Perry và Strominger, là một hướng mà mọi người vẫn đang tích cực làm việc," McNees viết.
"Nghịch lý thông tin về lỗ đen là một trong những câu hỏi xác định cho những người làm việc với lực hấp dẫn lượng tử. Và, vì nó vẫn chưa được trả lời, tôi nghĩ nó vẫn là câu hỏi thú vị nhất được nêu ra."
